張 勇，王 勇

（中國(guó)航發(fā)貴州黎陽(yáng)航空動(dòng)力有限公司結(jié)構(gòu)件分廠，貴州 貴陽(yáng)550014）

0 引言

我單位在加工一種長(zhǎng)度為200 mm，花鍵外圓直徑φ18.4 mm，花鍵桿直徑為φ26.5 mm的細(xì)長(zhǎng)雙頭花鍵軸過程中（如圖1所示），由于設(shè)計(jì)圖紙要求兩端花鍵齒的角向相對(duì)位置度的公差為±20′。并且該花鍵軸的加工是需要分兩次（兩端花鍵分別加工）加工完成，因此依據(jù)通常加工的方法（即采用人工目視對(duì)刀法），它加工出的兩端花鍵齒的相對(duì)角向位置誤差較大，通常為1.5°～2°，滿足不了設(shè)計(jì)要求。

為解決兩端花鍵齒之間角向相對(duì)位置度的要求，通過理論與實(shí)際相結(jié)合，提出了一種立式滾齒加工雙頭花鍵軸保證角向相對(duì)位置度的方法，分別加工兩端花鍵。并通過設(shè)計(jì)一種專用工具保證其兩端花鍵齒角向相對(duì)位置度要求的方法。這種加工方法不僅操作方法簡(jiǎn)便，大大地提高了工作效率，而且提高了工件質(zhì)量，很好地滿足使用要求。

1 工作原理分析

使用一種在立式滾齒機(jī)床上加工的雙頭花鍵軸滿足兩端花鍵角向相對(duì)位置度要求的專用工具（如圖2所示），通過專用工具的定位基準(zhǔn)（內(nèi)花鍵外徑定心）及內(nèi)花鍵齒形對(duì)稱基準(zhǔn)面平行和加工基準(zhǔn)平面A保持平行并與滾刀軸線垂直來滾齒加工另一端花鍵[1]。

圖2 加工示意圖

工作原理：首先用通常加工方法（即雙頂尖定位）加工好一端花鍵；其次安裝專用工具使加工基準(zhǔn)平面A與滾刀軸線垂直度不大于0.02 mm（基準(zhǔn)平面A與內(nèi)花鍵齒形對(duì)稱基準(zhǔn)面平行），并找正專用工具的徑向跳動(dòng)；再次將已按常規(guī)方法加工完成的一端花鍵，裝入專用工具中的內(nèi)花鍵內(nèi)，與其支承頂尖接觸；然后放下機(jī)床的主動(dòng)頂尖，將花鍵軸頂緊，擰緊緊固螺釘；最后以作為角向定位基準(zhǔn)（基準(zhǔn)平面A）加工雙頭花鍵軸另一端花鍵。由于作為角向定位的基準(zhǔn)平面A與內(nèi)花鍵齒形對(duì)稱基準(zhǔn)平面平行，保證了雙頭花鍵有一個(gè)共同的齒形加工基準(zhǔn)平面，滿足了加工兩端花鍵之間的角向位置度的設(shè)計(jì)技術(shù)要求，不僅操作方法簡(jiǎn)便，大大提高了工作效率，而且提高了工件質(zhì)量，很好的滿足使用要求。

2 立式滾齒加工雙頭花鍵軸保證角向相對(duì)位置度的專用工具設(shè)計(jì)

通過工作原理分析，設(shè)計(jì)了一種立式滾齒加工雙頭花鍵軸保證角向相對(duì)位置度的專用工具（如圖3所示）。

圖3 工具結(jié)構(gòu)示意圖

安裝在立式滾齒機(jī)床上的專用工具，加工基準(zhǔn)平面A（30 mm扁平面的其中一個(gè)平面，與內(nèi)花鍵齒形對(duì)稱基準(zhǔn)面平行）與滾刀軸線相垂直，且通過其內(nèi)花鍵和工件上的花鍵定位[1]，保證兩端花鍵有一個(gè)共同的加工基準(zhǔn)面，同時(shí)在同軸度上使用兩端頂尖結(jié)構(gòu)[2]，這樣該工具具有很好的同軸度和擁有一個(gè)共同的加工基準(zhǔn)平面，達(dá)到了工作穩(wěn)定可靠高效，很好的滿足使用要求目的。

立式滾齒加工雙頭花鍵軸保證角向相對(duì)位置度的專用工具包括：底座（1），5 號(hào)莫氏錐體（2）[2]，花鍵定位體（3），支承頂尖（4），定位銷（5），插銷（6），螺釘（7）。

2.1 底座

底座外形為φ140×15及φ76×60空心臺(tái)階圓柱體型（如圖4所示），在φ140×15臺(tái)階圓柱體上有六個(gè)20×20 mm均布半圓長(zhǎng)槽用來將底座固定在滾齒機(jī)圓盤上，右端內(nèi)孔為5號(hào)莫氏內(nèi)錐體，左端為φ44×11臺(tái)階孔，φ76-0.1×15 mm圓柱面為同軸度找正基準(zhǔn)面。材料選擇為40Cr材料，硬度HRC28-33，表面處理發(fā)藍(lán)。

圖4 底座示意圖

2.2 5號(hào)莫氏錐體[2]

5號(hào)莫氏錐體外形左端為5號(hào)莫氏錐體（如圖5所示），右端φ36×14 mm圓柱凸臺(tái)。φ36外圓與花鍵定位體φ36H7配合間隙不大于0.005 mm滿足同軸度要求。材料選擇為40Cr材料，硬度HRC30-35，表面處理發(fā)藍(lán)。

圖5 5號(hào)莫氏錐體示意圖

2.3 花鍵定位體

花鍵定位體外形為φ44.4×37 mm和φ30×28 mm圓柱臺(tái)體（如圖6所示），并在φ44.4圓柱面銑沿軸線對(duì)稱的寬30 mm高15 mm扁平面A，內(nèi)孔左端為φ36×15 mm臺(tái)階孔，中間為φ16H7通孔，右端為花鍵軸外徑定心的內(nèi)花鍵（花鍵長(zhǎng)度為12 mm），內(nèi)花鍵參數(shù)為模數(shù)m=0.8，齒數(shù)Z=22，壓力角α=30°，分度圓直徑d=φ17.6 mm，分度圓弧齒厚s=1.25～0.05 mm，內(nèi)花鍵軸加工精度為H6，花鍵左端有φ20×6 mm空刀槽，其中A基準(zhǔn)面與花鍵中心B基準(zhǔn)平面（內(nèi)花鍵齒槽對(duì)稱基準(zhǔn)平面，該基準(zhǔn)面為滾齒加工雙頭花鍵軸保證角向相對(duì)位置度加工的關(guān)鍵理論平面）平行度誤差不大于0.02 mm，φ5H7為定位銷孔用來固定花鍵定位體和5號(hào)莫氏錐體，φ6H7為插銷孔用來調(diào)節(jié)花鍵定位體和5號(hào)莫氏錐體角向位置的，材料選擇為40Cr材料，硬度HRC28-33，表面處理發(fā)藍(lán)。

圖6 花鍵定位體示意圖

2.4 支承頂尖

支承頂尖為φ16×20 mm和φ12×5 mm圓柱臺(tái)體及60°錐體（如圖7所示），φ16 mm圓柱面與花鍵定位體（3）φ16H7孔間隙配合（間隙不大于0.005 mm），其主要目的是：與機(jī)床上的主動(dòng)頂尖共同作用，滿足了立式滾齒機(jī)床滾齒旋轉(zhuǎn)軸的同軸度要求。材料選擇為40Cr材料，硬度HRC28-33，表面處理發(fā)藍(lán)。

圖7 支承頂尖示意圖

3 實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證及效果

在加工雙頭花鍵軸兩端花鍵齒過程中，我們按以上的加工方法進(jìn)行了首件加工，加工后經(jīng)首件計(jì)量檢測(cè)雙頭花鍵軸兩端花鍵齒的角向相對(duì)位置度的公差實(shí)測(cè)值為+11′，這樣通過首件試加工驗(yàn)證結(jié)果分析論證，達(dá)到了預(yù)期的效果，隨后進(jìn)行了小批量的加工生產(chǎn)，共加工雙頭花鍵軸6件，詳細(xì)的檢測(cè)數(shù)據(jù)，如表1所示。

表1 雙頭花鍵軸兩端花鍵齒角向相對(duì)位置度測(cè)量數(shù)據(jù)

由表1可知，采用一種立式滾齒加工雙頭花鍵軸保證角向相對(duì)位置度的加工方法加工的雙頭花鍵軸，經(jīng)檢測(cè)其兩端花鍵齒的角向相對(duì)位置度的公差實(shí)測(cè)值在-10′～+14′之間，均達(dá)到設(shè)計(jì)圖紙要求兩端花鍵齒的角向相對(duì)位置度的公差不大于±20′，由此可以看出這種加工方法滿足了設(shè)計(jì)技術(shù)要求，可以在雙頭花鍵軸生產(chǎn)加工中應(yīng)用。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過實(shí)際使用一種立式滾齒加工雙頭花鍵軸保證角向相對(duì)位置度的加工方法，證明它不僅操作方法簡(jiǎn)便，并大大地提高了工作效率，而且提高了產(chǎn)品質(zhì)量，很好地滿足使用要求。這種立式滾齒加工雙頭花鍵軸保證角向相對(duì)位置度的加工方法，可為今后的工程設(shè)計(jì)提供借鑒，供相關(guān)專業(yè)的人員參考。